(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210588726.6 (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 中国建筑一局 （集团） 有限公司 地址 100071 北京市丰台区西四环南路52 号 申请人 中建一局集团华 南建设有限公司 (72)发明人 张燕明　陈辉　杨芳盛　李凤鸣　 黄鹏飞　刘松昊　蒋齐成　宋江旭　 仲敏　张宇　陈俊宝　廖良雄　 凌峰　刘玥岩　欧阳航　邓莉兰　 杨肖　蒋斯粟　张槐财　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 周芸婵(51)Int.Cl. E21D 9/06(2006.01) E21D 9/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于BIM技术的复合地层 泥水盾构优化施工 方法 (57)摘要 本发明公开了基于BIM技术的复合地层 泥水 盾构优化施工方法， 属于隧道施工优化技术领 域， 解决了传统技术中无法实现盾构施工时的实 时跟踪、 预警和监测， 且智能化程度不高的技术 问题， 其包括： S1： 对复合地层进行勘测， 并得到 该区域的三维坐标； S2： 对复合地层进行分别取 样， 并检测该复合地层中每层土层的岩土颗粒粒 径和地层渗透性； S3:根据步骤S2中的检测结果 进行盾构机选 型S4:根据选 型的盾构机进行施工 现场的刀盘开口率实验， 完成刀盘更新优化， 实 现了对隧道施工过程的实时跟踪、 预警和监测， 并实现了隧道 施工过程的智能化。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114856587 A 2022.08.05 CN 114856587 A 1.一种基于BIM技 术的复合 地层泥水盾构优化施工方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 对复合 地层进行勘测， 并得到该区域的三维坐标； S2： 对复合地层进行分别取样， 并检测该复合地层中每层土层的岩土颗粒粒径和地层 渗透性； S3： 根据步骤S2中的检测结果进行盾构机 选型； S4： 根据选型的盾构机进行施工现场的刀盘开口率实验， 完成刀盘更新优化； S5： 通过BIM平台， 根据 步骤S1中的三维坐标绘制复合地层条件下的隧道三维施工模型 图， 并将该模型图植入有限元数值模拟软件， 通过正交实验法得到优选的泥水盾构钢套始 发及接收施工方案； S6： 在施工现场设置数个传感装置， 其中传感器与BIM平台通过互联网信号连接， BIM平 台基于传感器所测得的数据， 优化复合 地层隧道中泥水盾构施工方法。 2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述复合地层中取样的土层包括暖石层(101)、 粗砂砾层(102)、 中细砂砾层(103)、 粉细 砾层(104)、 粗砂 层(105)、 粉细砂岩(106)、 泥砂岩(107)及黏土层(108)。 3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述步骤S3的具体步骤为： S31： 检测复合地层中的各土层的渗透性参数， 当渗透性参数≥10‑7m/s时， 则选用泥水 加压式盾构机； 当渗透性系数＜10‑7m/s时， 则选用土 压平衡盾构机； S32： 检测复合地层中的颗粒粒径， 并根据颗粒粒径对复合地层进行土层分层， 当粉细 砾层(104)和 粉细砂岩(106)的数量和与黏土层(108)的数量比值≥40％时， 选用土压平衡 盾构机； 当粉细砾层(104)和粉细砂岩(106)的数量和与黏土层(108)的数量比值＜40％时， 选用泥水加压式盾构机 。 4.根据权利要求3所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述黏土层(108)的颗粒粒径为0.001mm， 所述粉细砾层(104)和粉细砂岩(106)的颗粒 粒径大于 0.075mm。 5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述步骤S4的具体步骤为： 进行开口率实验， 如果进行换到作业时， 冲洗刀盘泥饼的时 间≥总换刀时间的3 0％， 则增 加刀盘的开口面积或幅条的冲刷系统。 6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述泥水盾构机穿越复合 地层时进行超前支护， 其中支护的间排距为3 ‑5m。 7.根据权利要求1所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述传感装置包括应力传感器、 位移传感器和角度传感器， 分别进行应力监测、 沉降监 测和倾斜度监测。 8.根据权利要求7所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述应力 传感器预埋在隧道围岩内部， 所述位移传感器设置在隧道顶部和两边， 所述角 度传感器设置在隧道 顶部的中部 。 9.根据权利要求1所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述S5的具体步骤为： 步骤S51： 得到三维数值模型后， 通过HYp ermesh软件进行网格划分， 并输出到有限元软权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114856587 A 2件ANSYS； 步骤S52： 通过正交实验法进行泥水盾构始发及接收施工技术参数选择， 并在ANSYS中 基于上述 参数进行工况模拟测试。 10.根据权利要求9所述的基于BIM技术的复合地层泥水盾构优化施工方法， 其特征在 于， 所述S52的中的工况模拟测试包括钢套筒始发装置模拟测试、 钢套筒内回填及试压测 试。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114856587 A 3